大跨越架空输电导线铝部应力分布试验

为了掌握大跨越架空输电导线铝部应力空间分布特性,以JLHA1/G6A-500/280型特强钢芯铝合金导线为研究对象,采用铝股丝表面激光刻槽,内嵌高灵敏、超大复用容量超弱光纤光栅,搭建了大跨越输电导线铝部应力试验平台,研究了不同张力条件下大跨越架空输电导线铝部应力分布规律,建立了大跨越导线实体有限元模型,分析了铝股应力分布特征,并验证了试验结果的正确性。结果表明:导线承受张力作用时,外层铝股和次外层铝股应力不同,外层铝股应力小于次外层铝股应力,导线同层铝股应力基本相同;铝股应力随导线张力的增大呈线性增大趋势,张力每增大1%,铝股应力增大约10%。不同导线张力作用时钢股和铝股应力均呈现环状分层特性,铝股平均应力小于钢股平均应力,铝部和钢股应力比约为3∶7;外层和次外层铝合金股丝应力沿圆周向分布不均匀,建议大跨越导线线型设计时考虑铝股丝分层特性。

基于概率密度演化的大跨越导线铝部风振疲劳可靠度分析

为了掌握微风作用下大跨越架空输电导线铝股疲劳特性及其可靠度,提出了基于概率密度演化的大跨越输电导线铝部疲劳可靠度计算方法.首先建立了大跨越塔线体系有限元模型,研究了微风激振下导线悬挂点处振动位移时程,然后构建了导线节段有限元实体模型,以微风激振作用下导线位移时程为激励,研究了大跨越导线内外层铝股风振疲劳应力时程响应,最后采用概率密度演化方法,考虑线路风速风向概率分布,分析了大跨越导线疲劳可靠度,并与Miner线性累积损伤结果进行比较.结果表明:微风风速越大,大跨越导线振幅越大;微风作用下大跨越导线的外层铝股应力大于内层铝股,外层的钢股应力亦大于内层;大跨越导线运行年限越大,导线内外层铝股可靠度越小,但内层铝股可靠度大于外层铝股可靠度;基于Miner原理计算的铝股疲劳可靠度偏大,建议开展大跨越输电导线疲劳设计时考虑分层特性.

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段(耐—直—直—耐)线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法(incrementaldynamicanalysis,IDA)模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明:大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。

考虑湍流情况下的大跨越输电导线径向温度场分析

由于自然对流、层流、湍流的产生机理和流动特性不同,对架空导线的传热效率存在较大差异,以往研究仅考虑单一自然对流或层流条件设置修正系数来修正导线表面测量温度,对线路安全运行埋下隐患。为此,本文根据架空导线内部结构特征,使用COMSOL仿真软件建立有限元模型,考虑磁场、固体和流体传热及对流情况,搭建电磁热-非等温流动多物理场耦合,以JLHA1/G6A-500/280导线为例,对自然对流、层流条件和湍流条件下的导线径向温度进行分析。验证结果表明:自然对流和层流情况下,导线传热环境较稳定,导线径向温差较小,修正系数较小;湍流情况下,导线传热环境较复杂,导线径向温差较大,修正系数较大。因此出于保守考虑,工程中通过测得导线表面最大温度乘以修正系数较大值1.42~1.75即可得到导线内芯温度。

特高压输电线路大跨越导线、地线防振设计探讨

特高压架空线路因通道受限一般采用大档距、高塔架设方案,也因此导致导线、地线因微风振动明显加剧,防振设计变得更加复杂。常规大跨越导线、地线防振方案基本依赖于实验室微风振动真型实验,也因此需要比较长的试验周期及其更多的投资。借助计算机计算能力,基于能量平衡原理,对导线、地线微风振动采用有限元方法分析,得到导地线各关键点处的动弯应变值,依此设计防振方案,并对多个方案进行对比分析,择优使用,减少防振试验次数,提高工作效率,更好满足工程设计进度及成本控制。

白浙线长江大跨越±800 kV/500 kV交直流混压段张力架线施工优化

通过对特高压白浙线工程±800 kV/500 kV交直流混压同塔架设池州长江大跨越段的导地线张力架设施工方案进行分析,结合该方案在实际施工中的表现,探讨提升大跨越段封航架线施工效率的主要方式和手段。这是国内首次采用±800 kV单回直流及下挂500 kV双回交流混压设计的特高压大跨越工程,跨越档距2 354 m,档内导地线总计38根,建造规模非比寻常,常规架线方法无法满足施工需要。经过方案对比研究,结合工程实际,分别针对±800 kV直流及500 kV交流采用2ד2牵3”及4ד1牵1”总体放线施工工艺,通过对放线滑车设置、牵张设备选型及场地布置、牵引绳索及船只配置等方面进行改进优化,有效减少了封航次数,缩短了施工工期,满足工程要求。经工程实践验证,采用该方案可在保障工程质量的基础上按工期要求完成全部施工任务。此技术对大跨越段架线的总体施工效率提升有重要意义。

大跨越输电线路防风振方案辅助设计技术探析

为解决当前大跨越输电线路运行过程中所面临的风振问题,本文以某输电项目为例分析了大跨越输电线路风振特性的主要影响要素,同时基于整体设计思路、自阻尼特性分析、防振锤动态特性、防振锤安装位置、阻尼线布置以及防振方案选定等角度对大跨越输电线路防风振方案辅助设计方法进行了介绍与分析,最后给出了明确的防风振方案应用成效,力求提升大跨越输电线路的安全性与可靠性。

±800 kV特高压输电线路大跨越沉降观测研究

大跨越输电线路杆塔在运行中需承受较大的水平、抗拔及抗压作用力,其安全标准较普通输电线路杆塔更高。针对杆塔的沉降问题,以±800 kV电压等级杆塔为研究对象,基于国家和行业标准,先后进行了4次精确观测。结果表明,虽然部分塔基变化值较大,但杆塔整体仍然处于安全范围之内。

交流大跨越线路改直流运行关键技术的研究及实践

通过将交流大跨越线路改为直流运行,构建具有“内嵌式”直流系统定位和“扩展背靠背”的功能定位的系统网架,提升现有输电通道的输电能量密度,实现送受端220 kV分区柔性联络。针对镇江五峰山大跨越线路不改变杆塔结构的要求,根据绝缘子的爬距确定满足污秽要求的直流电压,并进行操作过电压、雷电过电压、直流跳闸率和通航高度的校核,同时进行了线路增容改造及导线排列方式优化。五峰山“交改直”改造工程的运行情况表明,将220 kV交流大跨越线路改为±200 kV直流运行后,其输送容量可达到原交流线路的4.8倍,有效解决了过江输电瓶颈问题,挖掘了长江大跨越线路的输电潜能。这一创新性示范方案为解决电网发展难题提供了有益的方案,尤其对于国内新增通道代价高昂或实施困难的场景具有重要意义。

110kV架空线路大跨越工程导地线选型研究

本文通过分析不同材质导地线的性能指标,并结合实际工程需求,进行了深入研究。研究结果表明,综合考虑导电性、抗拉强度、耐蚀性能以及经济因素,某特定材料或结构设计的导地线更适合大跨越工程使用。该发现对于确保输电线路的可靠性和降低整体投资成本具有重要意,研究成果为相关工程设计提供了理论依据和实践指导。

大跨越输电塔钢管混凝土插入式塔腿结构设计与优化研究

随着大跨越输电塔高度不断增大,所受外荷载不断提升,对基础与柱脚的承载性能要求也不断提高。文章根据白鹤滩-浙江±800kV特高压输电线路池州长江大跨越输电铁塔的柱脚设计方案建立了精细化的有限元模型,对钢管混凝土插入式柱脚的设计与优化展开研究。对比分析了无内部锚固环板和带内部锚固环板的钢管混凝土插入式塔腿中核心混凝土所受荷载占比;同时研究了不同内环板锚固率和外环板锚固率下钢管混凝土插入式塔腿中核心混凝土内力占比。结果表明,内部锚固环板的出现能显著改善钢管混凝土插入式塔腿中核心混凝土的受力性能,且随着内部锚固环板锚固率的提升,改善效果更加明显,而外部锚固环板锚固率的改变对核心混凝土的承载性能并无影响。

大跨越基础复杂地质钻孔灌注桩成孔机械选用及质量控制

【目的】对±800 kV白浙线长江大跨越工程复杂地质下的桩基施工难题进行分析,并提出解决方案,为今后同类型工程施工提供建议。【方法】本研究从优化施工机械选用、细化施工方法、合理运用长护筒、采用新型制浆材料等方面入手,充分发挥旋挖钻机对包含流沙的复杂地质适应性好、对深层岩石掘进效率高等显著优势,同时辅以北斗导航桩基信息化系统及超声波成孔检测装置等技术手段。【结果】在采取有效措施优化施工方案后,大跨越桩基施工效率及成孔质量均得到显著提高。【结论】经工程实际验证,优化施工方法后的旋挖钻机在复杂地质桩基施工中全部实现预期目标。

大跨越输电铁塔位移风振系数时频域计算分析

大跨越输电塔是风敏感结构,位移风振系数对跨越塔选型优化具有重要意义。以典型500 kV大跨越输电塔为研究对象,分别在ANSYS中建立了单塔和塔线体系有限元模型,通过模态分析得到了跨越塔前3阶自振频率,按照随机振动理论计算了跨越塔整体位移风振系数,跨越塔位移风振系数与高度无关。通过非线性风振响应时程分析,得到了跨越塔典型风压分段代表节点的位移时程曲线,基于有限元计算结果计算了跨越塔各风压分段的位移风振系数及整塔加权值,位移风振系数时域计算值沿高度变化不大。跨越塔位移风振系数频域计算值为1.54,比按照塔线耦合模型在时域计算的位移风振系数整塔加权值低12.9%。

输电线路大跨越钢管塔的应用和结构设计

近年来,随着工业化进程的加速以及能源需求的不断增长,电力行业也迎来了新一轮的发展热潮。钢管塔是输电线路的关键承载构件,相较于混凝土杆塔或角钢杆塔,采用大跨越钢管塔的输电线路具有节约线路通道、抗风抗震性能好等优势,有效提高了电网的经济性、可靠性和稳定性。基于此,探讨了大跨越钢管塔在输电线路中的应用和结构设计,以期为电力行业的发展和钢管塔的应用提供有益的参考。

大跨越输电铁塔结构设计与计算分析

对白鹤滩-浙江±800 kV特高压直流输电工程安徽段的长江大跨越输电铁塔进行了设计研究,通过对比钢筋混凝土结构形式、角钢结构形式、钢管结构形式和钢管混凝土结构形式输电塔的优缺点,最终选用钢管混凝土结构形式进行设计。采用不同有限元软件,对塔身整体进行分析计算,通过改变钢管混凝土构件中核心混凝土的材性实现混凝土抗拉强度的折减。通过对比不同模型中关键节点的内力计算结果明确塔身设计的合理性,并采用包络取值的方法为塔身关键节点设计提供合理的荷载信息。最后对钢管混凝土插入式基础、转换节点以及变坡度节点进行了优化设计。

碳纤维复合芯导线应用于特高压大跨越线路的脱冰工况仿真

当远距离输电工程横穿长江黄河时,需在该区域架设特高压大跨越架空输电线路。由于档距较长、不平衡张力较大等原因,该线路在发生脱冰跳跃时存在更大的安全隐患,而应用轻质、强度高的碳纤维复合芯导线有望降低其运行风险。该文利用清华大学自主研发的三自由度非线性仿真平台,基于导线的脱冰工况,对1000k V特高压大跨越应用同型号的碳纤维复合芯导线与钢芯铝合金导线两种情形进行仿真计算。结果表明:应用碳纤维导线可以降低特高压大跨越线路的弧垂,将不平衡张力降为原来的50%左右,降低绝缘子受力,虽然相间距离有所减小,但通过安装合适的抑制措施可以使其满足7 m的安全要求。因此,在特高压大跨越线路中应用碳纤维复合芯导线可以提升线路发生脱冰跳跃时的力学安全性。

高压架空输电线路大跨越导线选型研究

本文梳理国内大跨越工程常使用的导线类型,依托某500kV架空输电线路大跨越工程,对导线电气性能、机械性能进行技术分析,然后通过年费用最小法选择出技术经济性最优导线。

架空输电线路大跨越档导线分段防振方案试验研究

研究架空输电线路大跨越档中大钢比、大张力、单导线防振的解决措施,防止导线及金具因风吹振动而发生周期性疲劳破坏。研究以220 kV输电线路跨越湘江为例,采用理论计算与模拟试验相结合的方式,验证研究提出的分段防振方案的有效性。理论计算和模拟试验结果表明,采用分段防振方式具有良好效果,可为工程实践提供参考。

±800 kV特高压直流大跨越铁塔井架计算与分析

针对300 m以下的±800 kV特高压直流大跨越铁塔所设置中心井架的计算分析、荷载设计研究较少,采用MIDAS Gen对中心井架开展力学性能分析,提取的水平反力施加于跨越塔相应位置,进行跨越塔的力学性能分析,同时开展跨越塔与井架联合分析。结果显示,井架荷载对大跨越铁塔力学性能影响较大,跨越塔与井架整体模型的主材应力比小于单独跨越塔分析模型。由此得出:进行带井架的大跨越铁塔计算分析时,建议先单独进行中心井架分析,将连接位置的水平荷载提取后施加至大跨越铁塔相应位置,再进行跨越塔的力学性能分析。

±800 kV白浙线长江大跨越井筒吊装专用抱杆设计

高度高、质量大的井筒如何在不借助主抱杆的情况下进行吊装是输电建设工程中必须解决的问题。通过对一种特高压输电线路大跨越塔电梯井筒提升专用抱杆系统的结构及工作原理进行分析,提出目前大型跨越塔中心井筒吊装难题的一种解决方案,并探讨此种方案的可行性及发展前景。考虑需在跨越塔主体结构组立完成,落地抱杆拆卸后再进行井筒吊装施工的施工背景,结合跨越塔及井筒本身结构特点,通过从结构分析、工作模式、强度校核等方面对该抱杆系统进行功能性、可靠性和安全性分析,讨论在跨越塔顶安装专用抱杆的方式相比常规方法的优越性。针对大档距超高跨越塔带来的全高342 m、全重466 t、最重节15 t的电梯井筒,塔顶抱杆系统通过重复起吊-调幅动作,可满足井筒吊装的高度、重量、定位等要求。通过工程实际运用,井筒吊装专用抱杆对于此类施工难题的解决表现出显著成效。